Un equipo de las universidades de Kioto y Hiroshima logró distinguir experimentalmente un estado W de entrelazamiento cuántico con tres fotones mediante una medición de un solo disparo. El ensayo alcanzó una fidelidad media de 87,1%, por encima del umbral de 66,7% reportado para demostrar la medición entrelazada de tres partículas.
La prueba superó el umbral reportado
La fidelidad media de discriminación fue de 0,871 ± 0,039, equivalente a cerca de 87% en la métrica presentada. Ese resultado quedó por encima del umbral de 0,667, o dos tercios, usado en el trabajo para demostrar la medición entrelazada de tres partículas.
Los investigadores atribuyeron la distancia respecto de una identificación perfecta a imperfecciones tanto en la preparación de los fotones como en el montaje de medición. El estudio, publicado en septiembre de 2025 en Science Advances, se presentó como un avance metodológico.
Un circuito óptico para leer la simetría del estado W
Para la demostración, el equipo construyó un circuito óptico basado en una transformada discreta de Fourier, o DFT, que funcionó como un interferómetro. Allí introdujeron tres fotones con polarización conocida, que fueron guiados por distintas trayectorias antes de interferir.
La técnica aprovecha una propiedad llamada simetría de desplazamiento cíclico, que actúa como una huella estructural del estado W. En la práctica, el dispositivo permite observar esa característica en los resultados de la interferencia.
El experimento apunta a una dificultad concreta de la medición cuántica: identificar una clase de entrelazamiento sin depender de la reconstrucción extensa que exige la tomografía cuántica. En ese esquema, el número de mediciones crece de manera exponencial al aumentar las partículas.
Aplicaciones posibles, pero todavía limitadas al laboratorio
Los investigadores señalaron que este avance puede contribuir a ampliar las mediciones entrelazadas de múltiples qubits en computación cuántica fotónica, comunicación cuántica y sensores. Sin embargo, el experimento se limitó a tres fotones y no probó una aplicación comercial ni un dispositivo listo para uso cotidiano.
Como siguiente paso, el equipo planea desarrollar circuitos cuánticos fotónicos integrados en chip para realizar estas mediciones.
Shigeki Takeuchi describió el avance como la primera demostración experimental genuina de una medición entrelazada para estados W de tres fotones, más de 25 años después de la propuesta inicial de mediciones de este tipo para estados GHZ. El estudio sostiene que la contribución principal es mostrar que una propiedad característica de esos estados puede medirse con una estrategia de un solo disparo.
